DE102016112697A1

DE102016112697A1 - Method for producing a layer on a surface of a component and method for producing a welded connection

Info

Publication number: DE102016112697A1
Application number: DE102016112697.7A
Authority: DE
Inventors: Erhard Brückner
Original assignee: Areva GmbH
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2018-01-11
Also published as: WO2018010975A1; WO2018010975A9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellung von zumindest einer Schicht (2, 16, 32, 46, 70, 72) auf einer Oberfläche (6, 12, 14, 36, 42, 44, 66, 68) eines Bauteils (8, 38, 62), wobei die Schicht (2, 16, 32, 46, 70, 72) durch zumindest zwei oder mehrere Schweißlagen (4a, 4b, 4c, 34a, 34b, 34c) erzeugt wird, mit folgenden Schritten: a) auf der Oberfläche (6, 12, 14, 36, 42, 44, 66, 68) des Bauteils (8, 38, 62) wird eine erste Schweißlage (4a, 34a) erzeugt, b) zumindest ein Teil der ersten Schweißlage (4a, 34a) wird entfernt, c) auf einer nach der teilweisen Entfernung der ersten Schweißlage (4a, 34a) entstandenen Oberfläche (24, 54) der ersten Schweißlage (4a, 34a) wird eine zweite Schweißlage (4b, 34b) erzeugt, wobei der zumindest eine Teil der ersten Schweißlage (4a, 34a) in einem solchen Ausmaß mechanisch, insbesondere in einem Dreh- oder Fräsverfahren, entfernt wird, dass eine Härte des Bauteils (8, 38, 62) nach der Herstellung der Schicht (2, 16, 32, 46, 70, 72) auf maximal 300 HV5 reduziert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem ersten Bauteil (62), auf dessen Oberfläche (6, 12, 14, 36, 42, 44, 66, 68) eine solche Schicht (2, 16, 32, 46, 70, 72) hergestellt ist, und einem zweiten Bauteil (64).The invention relates to a method for producing at least one layer (2, 16, 32, 46, 70, 72) on a surface (6, 12, 14, 36, 42, 44, 66, 68) of a component (8, 38 , 62), wherein the layer (2, 16, 32, 46, 70, 72) is produced by at least two or more welding layers (4a, 4b, 4c, 34a, 34b, 34c), comprising the following steps: a) on the Surface (6, 12, 14, 36, 42, 44, 66, 68) of the component (8, 38, 62), a first weld layer (4a, 34a) is generated, b) at least a portion of the first weld layer (4a, 34a ) is removed, c) on a after the partial removal of the first weld layer (4a, 34a) resulting surface (24, 54) of the first weld layer (4a, 34a), a second weld layer (4b, 34b) is generated, wherein the at least one Part of the first welding layer (4a, 34a) is removed mechanically to such an extent, in particular in a turning or milling method, that a hardness of the component (8, 38, 62) after the production of the layer (2, 16, 32, 46, 70, 72 ) is reduced to a maximum of 300 HV5. The invention further relates to a method for producing a welded joint between a first component (62), on whose surface (6, 12, 14, 36, 42, 44, 66, 68) such a layer (2, 16, 32, 46, 70, 72), and a second component (64).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht auf einer Oberfläche eines Bauteils sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem eine solche Schicht aufweisenden ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil.The invention relates to a method for producing a layer on a surface of a component and to a method for producing a welded connection between a first component having such a layer and a second component.

Als Bauteile kommen insbesondere Rohre oder Rohrstutzen in Frage, deren Innenseite mit einem korrosiven Medium in Kontakt kommt. Insbesondere ist hier der Primärkreislauf eines Kernkraftwerkes zu nennen, in dem als Primärkühlmittel unter Druck stehendes und hohe Temperaturen aufweisendes Wasser zirkuliert. Zur Vermeidung von Korrosionen werden mit dem Wasser in Kontakt kommende Oberflächen der Bauteile mit einer Schutzschicht versehen, da aus Festigkeitsgründen kein selbstständig korrosionsbeständiges Material verwendet werden darf. Ein lediglich an den Anschlussstutzen eines Reaktordruckbehälters angeschlossenes Rohr kann hingegen vollständig aus einem korrosionsfesteren Material bestehen.Suitable components are in particular tubes or pipe sockets in question, the inside of which comes into contact with a corrosive medium. In particular, here is the primary circuit of a nuclear power plant to call in which circulates as a primary coolant under pressure and high temperatures having water. In order to avoid corrosion, surfaces of the components which come into contact with the water are provided with a protective layer since, for reasons of strength, no independently corrosion-resistant material may be used. On the other hand, a pipe connected only to the connecting piece of a reactor pressure vessel can be made entirely of a more corrosion-resistant material.

Zur Verbindung mehrerer Bauteile werden diese üblicherweise miteinander verschweißt, wobei hierbei wiederum von Nachteil ist, wenn die zu verschweißenden Bauteile nicht aus demselben Material bestehen oder eines der Bauteile aus einem Material besteht, dessen Eigenschaften durch den Schweißvorgang negativ beeinflusst werden. Daher werden oftmals eine oder mehrere mit dem Schweißwerkstoff und dem Bauteil kompatible Zwischenschichten an der zu verbindenden Stelle auf eines der Bauteile aufgebracht, um die nachfolgende Verbindung zu erleichtern und eine widerstandsfähige Schweißnaht erzeugen zu können.To connect several components they are usually welded together, which in turn is disadvantageous if the components to be welded do not consist of the same material or one of the components consists of a material whose properties are adversely affected by the welding process. Therefore, often one or more intermediate layers compatible with the welding material and the component are applied to one of the components at the point to be joined in order to facilitate the subsequent connection and to produce a resistant weld.

Eine solche Schutzschicht oder Zwischenschicht wird beispielsweise ebenfalls durch Schweißen erzeugt. Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass der Grundwerkstoff des Bauteils in der Wärmeeinflusszone des Schweißvorganges aufgehärtet, also von einem Feinkorn Gefüge in ein Grobkorn Gefüge umgewandelt wird, was sich wiederum negativ auf die Festigkeit, vor allem Zähigkeit und Lebensdauer des Bauteils auswirken kann. Zudem kann das Bauteil dadurch beschädigt werden, was insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen problematisch ist. Um dies zu vermeiden ist es bekannt, das Schweißen unter Vorwärmung und nachfolgend eine Wärmenachbehandlung, beispielsweise Spannungsarmglühung durchzuführen, um Eigenspannungen und Härtezonen in dem Grundwerkstoff des Bauteils zu vermindern.Such a protective layer or intermediate layer is also produced, for example, by welding. However, there is the problem that the base material of the component in the heat-affected zone of the welding process, that is converted by a fine grain structure into a coarse grain structure, which in turn can have a negative effect on the strength, especially toughness and life of the component. In addition, the component can be damaged, which is particularly problematic for safety-relevant components. In order to avoid this, it is known to perform the welding under preheating and subsequently a post-heat treatment, for example stress relief annealing, in order to reduce internal stresses and hardness zones in the base material of the component.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die jeweiligen Schweißlagen der Schutzschicht oder Zwischenschichten in Form von mehreren Schweißraupen zu erzeugen, die sich zum Teil überlappen, um das zuvor verursachte Grobkorn Gefüge mit der nächsten Schweißraupe und deren Wärmebeeinflussung zumindest teilweise wieder in Feinkorn umzuwandeln. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus JP 2014-004615 A bekannt. Dennoch kommt es hierbei noch zu Aufhärtungen in der Wärmeeinflusszone des Grundwerkstoffes, sodass eine Aufhärtung nicht zuverlässig genug vermieden werden kann.Another possibility is to produce the respective weld layers of the protective layer or intermediate layers in the form of a plurality of weld beads, which overlap in part to at least partially re-convert the previously caused coarse grain structure with the next weld bead and its heat influence into fine particles. Such a method is for example off JP 2014-004615 A known. Nevertheless, this still leads to hardening in the heat-affected zone of the base material, so that a hardening can not be reliably prevented.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, bei dem eine Schicht auf einem Bauteil hergestellt und eine Aufhärtung des Grundwerkstoffes vermieden werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem eine solche Schicht aufweisenden ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil vorzuschlagen.It is therefore an object of the invention to provide a method in which a layer produced on a component and a hardening of the base material can be avoided. It is another object of the invention to propose a method for producing a welded joint between a first component having such a layer and a second component.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.The first object is achieved by a method according to the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments are specified in the respective dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von zumindest einer Schicht auf einer Oberfläche eines Bauteils wird die Schicht durch zumindest zwei oder mehrere Schweißlagen erzeugt. In einem ersten Schritt (Schritt a)) wird der der Oberfläche des Bauteils eine erste Schweißlage erzeugt. In einem nachfolgenden Schritt (Schritt b)) wird zumindest ein Teil der zuvor auf der Oberfläche des Bauteils erzeugten ersten Schweißlage entfernt. Auf einer nach der teilweisen Entfernung der ersten Schweißlage entstandenen Oberfläche wird in einem weiteren Schritt (Schritt c)) eine zweite Schweißlage erzeugt. Die Entfernung des Teils der ersten Schweißlage erfolgt dabei mechanisch, insbesondere in einem Dreh- und/oder Fräsverfahren und in einem solchen Ausmaß, dass eine Härte des Bauteils nach der Herstellung der Schicht auf maximal 300°HV5 reduziert wird.In the method according to the invention for producing at least one layer on a surface of a component, the layer is produced by at least two or more welding layers. In a first step (step a)) of the surface of the component, a first weld layer is generated. In a subsequent step (step b)), at least part of the first welding layer previously produced on the surface of the component is removed. On a surface formed after the partial removal of the first welding layer, a second welding layer is produced in a further step (step c)). The removal of the part of the first welding layer is carried out mechanically, in particular in a turning and / or milling method and to such an extent that a hardness of the component after the production of the layer is reduced to a maximum of 300 ° HV5.

Die im Vergleich zu bekannten Schweißverfahren reduzierte Härte wird dabei durch eine gezielte und mechanische teilweise Abarbeitung der ersten Schweißlage erreicht. Gerade durch die teilweise Abarbeitung der ersten Schweißlage mittels Drehen und/oder Fräsen, lässt sich der Abarbeitungsgrad in Bezug auf die Dicke der ersten Schweißlage gezielt und gleichmäßig einstellen.The reduced compared to known welding process hardness is achieved by a targeted and mechanical partial processing of the first welding position. Just by the partial processing of the first welding position by means of turning and / or milling, the Abarbeitungsgrad can be targeted and evenly adjusted with respect to the thickness of the first weld.

Durch Erzeugung der ersten Schweißlage wird der Grundwerkstoff des Bauteils während des Schweißverfahrens in der Wärmeeinflusszone von einem Feinkorngefüge in ein Grobkorngefüge umgewandelt, was zu einer unerwünschten Aufhärtung des Grundwerkstoffes und somit des Bauteils führt. Die Idee der Erfindung besteht nun in der mechanischen Bearbeitung der ersten Schweißlage bevor eine zweite oder weitere nachfolgende Schweißlagen darauf aufgebracht werden. Zum einen werden während der Erzeugung der ersten Schweißlage im Grundwerkstoff des Bauteils entstandene Grobkornbereiche während des Erzeugens der zweiten Schweißlage in Feinkornbereiche umgewandelt, da diese durch den Schweißvorgang wärmebehandelt und somit umgekörnt werden. Ferner wird dadurch, dass die erste Schweißlage teilweise abgearbeitet wurde und somit durch die geringere Dicke der ersten Schweißlage infolge der mechanischen Abarbeitung erreicht, dass die Grobkornzonen der Wärmeeinflusszone, die während des Erzeugens der zweiten Schweißlage entstehen, lediglich im Schweißgut zu liegen kommen und sich dort aufgrund der chemischen Zusammensetzung nicht als Grobkorn ausbilden können. Die während der Erzeugung der zweiten Schweißlage entstehenden Grobkornzonen befinden sich somit anschließend ausschließlich innerhalb der ersten Schweißlage und nicht mehr in dem Grundwerkstoff des Bauteils. Bei einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht treten somit keine Härtespitzen oder Härtezonen in dem Grundwerkstoff des Bauteils auf, die durch die einzelnen Schweißlagen verursacht sind. Somit wird eine Aufhärtung des Grundwerkstoffes zuverlässig vermieden und die erforderlichen Anforderungen an die Härte des Grundwerkstoffes des Bauteils werden erfüllt, da festgestellt wurde, dass dessen Härte 300 HV5 nicht überschreitet. Die Härte HV5 gibt dabei die bei einer Härteprüfung nach Vickers mit der Prüfkraft HV5 ermittelte Härte an. Eine nachfolgende Wärmebehandlung ist nicht erforderlich, sodass sowohl Kosten als auch Zeit eingesparte werden ohne dass die Schweißqualität der Schicht oder die Bauteilsicherheit beeinträchtigt werden.By generating the first welding layer of the base material of the component is converted during the welding process in the heat affected zone of a fine grain structure in a coarse grain, resulting in an undesirable hardening of the base material and thus the component. The idea of the invention now lies in the mechanical processing of the first welding layer before a second or subsequent subsequent welding layers are applied thereto. On the one hand, during the production of the first welding layer in the base material of the component, resulting coarse grain regions are converted into fine grain regions during the production of the second welding layer, since these are heat-treated by the welding process and are thus re-grained. Furthermore, as a result of the fact that the first weld layer has been partially worked off and thus achieved due to the reduced thickness of the first weld layer as a result of mechanical processing, the coarse grain zones of the heat affected zone that arise during the production of the second weld layer merely come to lie in the weld metal and settle there can not form as coarse grain due to the chemical composition. The resulting during the production of the second welding layer coarse grain zones are thus then exclusively within the first weld and not in the base material of the component. In a layer produced according to the method according to the invention, therefore, no hardness peaks or hardness zones occur in the base material of the component, which are caused by the individual weld layers. Thus, a hardening of the base material is reliably avoided and the required requirements for the hardness of the base material of the component are met, since it was found that its hardness does not exceed 300 HV5. The hardness HV5 indicates the hardness determined during a hardness test according to Vickers with the test load HV5. Subsequent heat treatment is not required, saving both cost and time without compromising layer weld quality or component safety.

Die Erzeugung der Schweißlagen erfolgt beispielsweise mit einem mechanisierten WIG-Schweißverfahren (Wolfram-Inertgasschweißen).The welding layers are produced, for example, using a mechanized TIG welding process (tungsten inert gas welding).

Die mechanische und maschinelle Entfernung bzw. Abtragung der ersten Schweißlage, also insbesondere durch Drehen oder Fräsen, bietet den zusätzlichen Vorteil, dass eine gezielte Abtragung der ersten Schweißlage erfolgen kann.The mechanical and mechanical removal or removal of the first weld, so in particular by turning or milling, has the additional advantage that a targeted removal of the first weld can be done.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens, wird auf der Oberfläche der zweiten Schweißlage zumindest eine weitere, insbesondere eine dritte Schweißlage erzeugt. Die dritte Schweißlage wird dabei direkt auf der Oberfläche der zweiten Schweißlage erzeugt, ohne diese zuvor mechanisch zu bearbeiten, also ebenfalls teilweise zu entfernen. Die Wärmeeinflusszone im Grundwerkstoff wird durch die Erzeugung der dritten Schweißlage oder jeder weiteren Schweißlage nicht mehr beeinflusst, sodass keine Umkörnung mehr stattfindet. Die durch Schweißen der dritten oder jeder weiteren Schweißlage erzeugten Grobkornzonen der Wärmeeinflusszone entstehen lediglich im Schweißgut selbst, also in einer der zuvor erzeugten Schweißlagen, die sich nicht als Grobkorn ausbilden kann.In a preferred embodiment of the method, at least one further, in particular a third, welding position is produced on the surface of the second welding layer. The third welding position is generated directly on the surface of the second welding layer, without first mechanically working on it, so also partially remove it. The heat-affected zone in the base material is no longer influenced by the production of the third welding layer or any other welding position, so that no re-graining takes place. The coarse grain zones of the heat-affected zone produced by welding the third or each further welding layer arise only in the weld metal itself, that is to say in one of the previously produced weld layers which can not be formed as coarse grain.

Prinzipiell ist das Verfahren unabhängig von dem Bauteil und von der Schweißposition ausführbar. Vorzugsweise weist das Bauteil auf dessen Oberfläche die Schicht erzeugt wird, eine Innenseite, eine Außenseite und zumindest eine Stirnseite auf und die Schicht wird vorzugsweise auf der Innenseite und/oder auf der zumindest einen Stirnseite erzeugt. Das Bauteil ist beispielsweise ein Rohr oder ein Rohrabschnitt wie etwa der Anschlussstutzen eines Reaktordruckbehälters. Die Innenseite des Bauteils kommt während des Betriebs der Kernkraftanlage mit einem korrosiven Medium in Kontakt, sodass eine auf der Innenseite hergestellte Schicht, insbesondere eine Plattierung eine Korrosionsschutzschicht bildet. Die Stirnseite des Bauteils wird beispielsweise mit einem weiteren Bauteil verbunden, insbesondere verschweißt, sodass eine auf der Stirnseite des Bauteils hergestellte Schicht als Zwischenschicht oder Pufferschicht für einen nachfolgenden Schweißvorgang dient. Sowohl die Zwischenschicht oder Pufferschicht als auch die Plattierung können auf Bauteile mit unterschiedlichen Flankenwinkeln aufgebracht werden, also beispielsweise Winkel von 0°, 22,5° oder 45° der Stirnseite oder der Innenseite des Bauteils bezogen auf die Richtung aufeinanderfolgender Schweißraupen einer Schweißlage bei einer geraden Oberfläche des Bauteils, also parallel zu der Oberfläche des Bauteils erzeugten Schweißraupen (Winkel 0°). Je größer der Flankenwinkel, also je mehr die Oberfläche des Bauteils gegenüber der Richtung der nacheinander erzeugten Schweißraupen einer Schweißlage geneigt ist, desto größer ist die bei der Aufschweißung der ersten Schweißlage erzeugte Grobkornzone, da aufeinander folgende Schweißraupen sich weniger stark überlappen. Kleine Flankenwinkel, beispielsweise 0 bis 1°, wie dies bei der Engspalttechnik genutzt wird, sind daher hinsichtlich der Überlappung und Umkörnung am vorteilhaftesten.In principle, the method is independent of the component and the welding position executable. Preferably, the component on the surface of which the layer is produced has an inner side, an outer side and at least one end side, and the layer is preferably produced on the inner side and / or on the at least one end side. The component is, for example, a pipe or a pipe section, such as the connecting piece of a reactor pressure vessel. The inside of the component comes into contact with a corrosive medium during operation of the nuclear power plant, so that a layer produced on the inside, in particular a cladding, forms a corrosion protection layer. The front side of the component is connected, for example, to a further component, in particular welded, so that a layer produced on the front side of the component serves as an intermediate layer or buffer layer for a subsequent welding operation. Both the intermediate layer or buffer layer and the cladding can be applied to components with different flank angles, ie for example angles of 0 °, 22.5 ° or 45 ° of the front side or the inside of the component relative to the direction of successive weld beads of a weld in a straight Surface of the component, ie parallel to the surface of the component produced weld beads (angle 0 °). The greater the flank angle, that is, the more the surface of the component is inclined relative to the direction of the weld beads produced one after the other, the larger the coarse grain zone produced during the welding of the first weld layer, since successive weld beads overlap less strongly. Small flank angles, for example 0 to 1 °, as used in the narrow gap technique, are therefore the most advantageous in terms of overlap and regrowth.

Ferner weist das Bauteil insbesondere einen ferritischen Grundkörper auf, auf dessen Oberfläche die Schicht erzeugt wird, um so den ferritischen Grundwerkstoff gegen Korrosion zu schützen oder für die nachfolgende Verbindung mit einem weiteren Bauteil mittels Schweißverfahren zu optimieren.Furthermore, the component has, in particular, a ferritic base body, on the surface of which the layer is produced, in order thus to protect the ferritic base material against corrosion or to optimize it for subsequent connection to another component by means of welding methods.

Als Korrosionsschutz hat sich insbesondere eine Schicht aus einem austenitischen Material bewährt, sodass die Herstellung einer solchen Schicht auf einer Innenseite des Bauteils, also eine Plattierung der Innenseite vorteilhaft ist. Durch das Herstellen einer solchen Plattierung, wird das Bauteil gegen Korrosion geschützt und dennoch werden die erforderlichen Festigkeitswerte für das Bauteil durch dessen Grundwerkstoff erreicht. Ein weiteres bevorzugtes Material für die Schicht wird eine Ni-Basis-Legierung eingesetzt, wobei diese Schicht vorzugsweise als Pufferschicht auf der Stirnseite des Bauteils erzeugt wird, um nachfolgend eine zuverlässige und widerstandsfähige Schweißnaht bei der Verbindung mit einem weiteren Bauteil zu erhalten.As a corrosion protection, in particular a layer of an austenitic material has been proven, so that the production of such a layer on an inner side of the component, that is a cladding of the inside is advantageous. By producing such a plating, the component is protected against corrosion and yet the required strength values for the component are achieved by its base material. Another one a preferred material for the layer is a Ni-base alloy is used, this layer is preferably produced as a buffer layer on the front side of the component, to subsequently obtain a reliable and resistant weld in the connection with another component.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die erste und/oder die zweite Schweißlage und/oder eine weitere Schweißlage durch zumindest zwei oder mehrere, sich seitlich überlappende Schweißraupen erzeugt wird. Mit anderen Worten: Die zweite und jede weitere Schweißraupe wird zumindest teilweise auf der bereits zuvor erzeugten Schweißraupe erzeugt. Vorzugsweise überlappen sich jeweils benachbarte Schweißraupen einer Schweißlage dabei zu 40%, insbesondere zu 50%. Durch jede Schweißraupe wird bereits ein Grobkornbereich, bei der ersten Schweißlage im Grundwerkstoff des Bauteils und bei jeder weiteren Schweißlage im Schweißgut selbst, erzeugt. Eine Überlappung der einzelnen aufeinanderfolgenden Schweißraupen der jeweiligen Schweißlage hat den Vorteil, dass bereits eine teilweise Umkörnung dieser Grobkornbereiche in Feinkornbereiche erreicht wird.In a preferred embodiment, the first and / or the second welding layer and / or a further welding layer is produced by at least two or more laterally overlapping welding beads. In other words, the second and each further bead is generated at least partially on the previously produced bead. In each case, adjacent weld beads of a weld layer preferably overlap to 40%, in particular to 50%. By each bead is already a coarse grain area, in the first weld in the base material of the component and at every other weld in the weld itself. An overlap of the individual successive weld beads of the respective weld layer has the advantage that already a partial regrouping of these coarse grain areas is achieved in fine grain areas.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden zwischen 40 und 60%, insbesondere zumindest 50%, also zumindest die Hälfte der ersten Schweißlage – bezogen auf deren Dicke – entfernt. Dadurch wird erreicht, dass die bei der Erzeugung der ersten Schweißlage entstandene Grobkornzone bei der Erzeugung der nachfolgenden zweiten Schweißlage in der Wärmeeinflusszone der Schicht liegt und dadurch während des Schweißvorganges in eine Feinkornzone umgewandelt wird. Bei dem Abarbeitungsgrad der ersten Schweißlage können dabei die Wärmebeeinflussung und Wärmeeinbringung während des Schweißverfahrens und somit die Schweißparameter berücksichtigt werden. Um den Materialabtrag der ersten Schweißlage zu kontrollieren, erfolgt eine Messung der Dicke der ersten Schweißlage nach dem Drehen oder Fräsen und ein Vergleich dieser Dicke mit einer Anfangsdicke der ersten Schweißlage.According to an advantageous development of the method, between 40 and 60%, in particular at least 50%, that is to say at least half of the first weld layer-based on its thickness-are removed. It is thereby achieved that the coarse grain zone produced during the production of the first welding layer lies in the heat-affected zone of the layer during the production of the subsequent second welding layer and is thereby converted into a fine-grained zone during the welding process. In the degree of execution of the first welding position, the heat influence and heat input during the welding process and thus the welding parameters can be taken into account. In order to control the material removal of the first welding layer, a measurement of the thickness of the first welding layer after turning or milling and a comparison of this thickness with an initial thickness of the first welding position.

Um Eigenspannungen und Aufhärtung weiter zu verringern, ist es denkbar, das Bauteil während der Erzeugung der Schicht auf eine Temperatur von zumindest 80°C zu erwärmen. Auch ohne eine solche Vorwärmung werden jedoch bereits Härtewerte kleiner 300 HV5 erreicht.In order to further reduce residual stresses and hardening, it is conceivable to heat the component to a temperature of at least 80 ° C. during the production of the layer. Even without such preheating, however, hardness values of less than 300 HV5 are already achieved.

Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.The second object is achieved by the features of claim 9. Advantageous embodiments and further developments are specified in the respective dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil wird zunächst auf dem ersten Bauteil zumindest eine Schicht hergestellt, wobei diese Schicht nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird (Schritt a)). In einem weiteren Schritt werden das erste und das zweite Bauteil werden so zueinander angeordnet, dass die zu verbindenden Oberflächen eine Schweißfuge zwischen sich einschließen (Schritt b)). Nachfolgend wird in der Schweißfuge eine Schweißnaht erzeugt (Schritt c)).In the method according to the invention for producing a welded connection between a first and a second component, first at least one layer is produced on the first component, this layer being produced by the method described above (step a)). In a further step, the first and the second component are arranged to each other so that the surfaces to be joined include a weld between them (step b)). Subsequently, a weld is produced in the weld joint (step c)).

Das erste Bauteil und das mit dem ersten Bauteil zu verbindende zweite Bauteil, weisen vorzugsweise jeweils eine Innenseite, eine Außenseite und eine Stirnseite auf, wobei die Stirnseite und/oder die Innenseite zumindest des ersten Bauteils eine nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Schicht aufweist und das erste und das zweite Bauteil an den Stirnseiten miteinander verbunden werden. Das erste Bauteil weist somit auf seiner Innenseite eine Plattierung als korrosionsverhindernden Oberflächenschutz und/oder auf seiner Stirnseite eine Pufferschicht zum nachfolgenden Aufschweißen eines artfremden Materials auf. Dies ist von Vorteil, da das erste Bauteil, insbesondere ein Anschlussstutzen eines Reaktordruckbehälters, beispielsweise einen ferritischen Grundkörper und das zweite Bauteil, insbesondere eine an den Anschlussstutzen des Reaktordruckbehälters anzuschließende Rohrleitung, einen korrosionsfesteren, austenitischen Grundkörper aufweist.The first component and the second component to be connected to the first component, preferably each have an inner side, an outer side and an end face, wherein the end face and / or the inside of at least the first component has a layer produced by the method described above and the first and the second component are connected to each other at the end faces. The first component thus has on its inside a plating as a corrosion-inhibiting surface protection and / or on its front side a buffer layer for subsequent welding of a foreign material. This is advantageous since the first component, in particular a connecting piece of a reactor pressure vessel, for example a ferritic base body and the second component, in particular a pipe to be connected to the connecting piece of the reactor pressure vessel, has a more corrosion-resistant, austenitic base body.

Die Herstellung der Schweißverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil kann mehrstufig erfolgen, d. h. in der Schweißfuge wird zunächst eine die Schicht mit der Stirnseite des zweiten Bauteils verbindende Wurzel aus einem austenitischen Material und/oder eine die Stirnseite der Schicht und die Stirnseite des zweiten Bauteils verbindende Zwischenschicht aus einer Nickellegierung erzeugt werden. Die Schweißnaht selbst wird anschließend in der noch verbleibenden Schweißfuge auf der Wurzel oder der Zwischenschicht erzeugt wird. Als Schweißzusatzwerkstoff wird beispielsweise ein Schweißzusatzwerkstoff auf Nickelbasis eingesetzt.The production of the welded connection between the first and the second component can take place in several stages, i. H. In the weld joint, a root made of an austenitic material and / or an intermediate layer of a nickel alloy connecting the end face of the layer and the end face of the second component will first be produced, joining the layer to the front side of the second component. The weld itself is subsequently produced in the remaining weld joint on the root or the intermediate layer. As welding filler material, for example, a nickel-based welding filler is used.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with regard to further features and advantages with reference to the description of exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings. Show it:

1A–1D schematische Schnittdarstellungen, die die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Schicht auf einer Innenseite eines Bauteils darstellen, 1A - 1D schematic sectional views illustrating the individual process steps for producing a layer on an inner side of a component,

2A–2D schematische Schnittdarstellungen, die die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Schicht auf einer Stirnseite eines Bauteils darstellen, 2A - 2D schematic sectional views illustrating the individual process steps for Producing a layer on an end face of a component,

3 einen Querschliff eines Bauteils auf dessen Oberfläche eine Schicht hergestellt wurde, 3 a transverse section of a component on the surface of which a layer has been produced,

4A–4C schematische Schnittdarstellungen, die die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen zwei Bauteilen darstellen. 4A - 4C schematic sectional views illustrating the individual process steps for producing a welded joint between two components.

In den 1A bis 1D sind die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer ersten Schicht 2 durch mehrere aufeinanderfolgende Schweißlagen 4, vorliegend drei Schweißlagen 4a, 4b, 4c auf der Oberfläche einer Innenseite 6 eines Bauteils 8 gezeigt. Das erste Bauteil 8, vorliegend ein Rohrabschnitt, wie etwa der Anschlussstutzen eines Reaktordruckbehälters, weist einen ferritischen Grundkörper 10 mit einer Innenseite 6, einer Außenseite 12 sowie einer die Außenseite 12 und Innenseite 6 miteinander verbindende Stirnseite 14 auf. Der ferritische Grundkörper 10 besteht aus einem Feinkornbaustahl, beispielsweise aus 20MnMoNi5-5 (Werkstoff-Nr. 1.6310). Die Schicht 2, gemäß den 1A bis 1D eine sich an eine bereits existierende innenseitige Plattierung 16 anschließende Schicht, wird aus einer Kombination von einem austenitischen Material, beispielsweise aus X5CrNiNb23-12 und X5CrNiNb19-9 hergestellt, um den ferritischen Grundkörper 10 des Bauteils 8 vor Korrosion durch das innenseitig durch das Bauteil 8 strömende korrosive Medium zu schützen.In the 1A to 1D are the individual process steps for producing a first layer 2 through several successive welds 4 , in this case three welding layers 4a . 4b . 4c on the surface of an inside 6 a component 8th shown. The first component 8th , in this case, a pipe section, such as the connecting piece of a reactor pressure vessel, has a ferritic body 10 with an inside 6 , an outside 12 as well as the outside 12 and inside 6 interconnecting end face 14 on. The ferritic body 10 consists of a fine grain structural steel, for example 20MnMoNi5-5 (material number 1.6310). The layer 2 , according to the 1A to 1D a to an existing inside plating 16 Subsequent layer is made of a combination of an austenitic material, for example of X5CrNiNb23-12 and X5CrNiNb19-9, to form the ferritic base 10 of the component 8th from corrosion by the inside through the component 8th to protect flowing corrosive medium.

In einem ersten Schritt (1A) wird auf der Innenseite 6 des ersten Bauteils 8 eine erste Schweißlage 4a erzeugt. Die erste Schweißlage 4a wird in Form von mehreren Schweißraupen 18, vorliegend fünf sich seitlich überlappende Schweißraupen 18 ₁ bis 18 ₅ aufgebracht. Jeweils benachbarte Schweißraupen 18 ₁, 18 _i+1 überlappen sich hierbei auf 50% ihrer Länge L, also jeweils zur Hälfte ½L (siehe Detailansicht in 1A). Dadurch wird bereits eine teilweise Umkörnung des durch eine jeweils zuvor aufgebrachte Schweißraupe 18 _i verursachten Grobkorngefüges 20 in Feinkorngefüge 22 erreicht und die Aufhärtung im ferritischen Grundkörper 10 des Bauteils 8 reduziert. Durch das Erzeugen der Schweißraupe 18 ₂ erfolgt somit ein Wärmeeintrag zur Umwandlung der durch die erste Schweißraupe 18 ₁ verursachten Grobkornzone in dem ferritischen Grundkörper, durch das Erzeugen der Schweißraupe 18 ₃ ein Wärmeeintrag zur Umwandlung der durch die zweite Schweißraupe 18 ₂ verursachten Grobkornzone, durch das Erzeugen der Schweißraupe 18 ₄ ein Wärmeeintrag zur Umwandlung der durch die zweite Schweißraupe 18 ₃ verursachten Grobkornzone und durch das Erzeugen der Schweißraupe 18 ₅ ein Wärmeeintrag zur Umwandlung der durch die zweite Schweißraupe 18 ₄ verursachten Grobkornzone. Die bei der Aufbringung der ersten Schweißlage 4a erzeugten Grobkornbereiche 20 (siehe schraffierter Bereich in Detailansicht zur 1A) liegen zunächst im ferritischen Grundwerkstoff 10 des Bauteils 8. Die Feinkornzone 22 (nicht schraffierter Bereich), die durch die Überlappung der einzelnen Schweißraupen bereits aus Teilen der Grobkornzone 20 entstanden ist, liegt ebenfalls im ferritischen Grundkörper 10 des Bauteils 8.In a first step ( 1A ) is on the inside 6 of the first component 8th a first welding position 4a generated. The first welding position 4a is in the form of several weld beads 18 , in the present case, five laterally overlapping weld beads 18 ₁ to 18 ₅ applied. In each case adjacent weld beads 18 ₁ , 18 _{In this case i + 1} overlap to 50% of their length L, ie each half to ½L (see detail view in 1A ). This is already a partial Umkörnung of a previously applied by a bead 18 _i caused coarse grain structure 20 in fine grain texture 22 achieved and the hardening in the ferritic body 10 of the component 8th reduced. By creating the weld bead 18 ₂ is thus a heat input for the conversion of the first bead 18 ₁ caused coarse grain zone in the ferritic body by generating the weld bead 18 ₃ a heat input for the conversion of the second weld bead 18 ₂ caused coarse grain zone, by generating the weld bead 18 ₄ a heat input for the conversion of the second weld bead 18 ₃ caused coarse grain zone and by generating the weld bead 18 ₅ a heat input for the conversion of the second weld bead 18 ₄ caused coarse grain zone. The at the application of the first welding position 4a produced coarse grain areas 20 (see hatched area in detail view to 1A ) are initially in the ferritic base material 10 of the component 8th , The fine grain zone 22 (not hatched area), which by the overlap of the individual weld beads already from parts of the coarse grain zone 20 is also located in the ferritic body 10 of the component 8th ,

In einem zweiten Schritt (1B) wird ein Teil der ersten Schweißlage 4a mechanisch, beispielhaft mittels Fräsen entfernt. Dabei wird bezogen auf die Dicke t der ersten Schweißlage 4a die Hälfte ½t der Schweißlage 4a, also 50% mechanisch abgearbeitet, um nach der Herstellung der innenseitigen Schicht 2, 16 eine maximale Härte des Bauteils 8 bzw. des ferritischen Grundkörpers 10 von maximal 300 HV sicherzustellen. Durch die mechanische und automatisierte Entfernung des Teils der ersten Schweißlage 4a lässt sich der erforderliche Anteil gezielt abarbeiten und durch Messung der Dicke der ersten Schweißlage 4a kontrollieren.In a second step ( 1B ) becomes part of the first welding position 4a mechanically, for example removed by milling. It is based on the thickness t of the first weld 4a half of the welding position 4a , ie 50% machined to after the production of the inside layer 2 . 16 a maximum hardness of the component 8th or the ferritic body 10 of a maximum of 300 HV. By the mechanical and automated removal of the part of the first welding position 4a the required proportion can be worked off selectively and by measuring the thickness of the first welding layer 4a check.

In einem dritten Schritt (1C) wird auf der Oberfläche 24 der abgearbeiteten ersten Schweißlage 4a eine zweite Schweißlage 4b, wiederum in Form von mehreren, hier fünf sich seitlich überlappenden Schweißraupen 26 ₁ bis 26 ₅ erzeugt. Als Material wird wiederum ein austenitischer Werkstoff verwendet. Durch die in Schritt zwei erfolgte teilweise Entfernung der ersten Schweißlage 4a und das Erzeugen der zweiten Schweißlage 4b auf der Oberfläche 24 der abgearbeiteten ersten Schweißlage 4a werden die zuvor im Grundkörper 10 des Bauteils 8 erzeugten Grobkornbereiche 20 in Feinkornbereiche 22 umgewandelt. Auch die Überlappung der einzelnen Schweißraupen 26 ₁ bis 26 ₅ führt bereits zu einer teilweisen Umkörnung der Grobkornbereiche 20 der ersten Schweißlage 4a sowie der während des Schweißens der zweiten Schweißlage 4b neu entstehenden Grobkornbereichen 21. Grobkornbereiche 21, die während des Aufbringens der zweiten Schweißlage 4b entstehen und durch die Überlappung der Schweißraupen nicht in Feinkornbereiche 22 umgewandelt wurden (siehe schraffierter Bereich in Detailansicht zu 1C), werden lediglich im Schweißgut, also in der Schicht 2 erzeugt und beeinflussen somit den Grundkörper 10 des Bauteils 8 nicht. Die bei der Aufbringung der ersten Schweißlage 4a erzeugten Grobkornbereiche 20, die durch Überlappung der Schweißraupen 18 ₁ bis 18 ₅ noch nicht in Feinkornbereiche 22 umgewandelt wurden, liegen also zunächst im ferritischen Grundwerkstoff 10 des Bauteils 8. Nach der mechanischen Abarbeitung der ersten Schweißlage 4a und durch Schweißen einer zweiten Schweißlage 4b werden diese schließlich in Feinkornbereiche 22 umgewandelt. Eine beim Schweißen der zweiten Schweißlage 4b neu erzeugte Grobkornzone 21 liegt lediglich im Schweißgut, also in der ersten Schweißlage 4a selbst und hat somit keinen negativen Einfluss auf das Bauteil 8, da sich im Schweißgut kein Grobkorn bilden kann.In a third step ( 1C ) will be on the surface 24 the finished first welding position 4a a second welding position 4b , again in the form of several, here five laterally overlapping weld beads 26 ₁ to 26 ₅ generated. The material used is again an austenitic material. Due to the partial removal of the first welding layer in step two 4a and generating the second weld layer 4b on the surface 24 the finished first welding position 4a be the previously in the main body 10 of the component 8th produced coarse grain areas 20 in fine grain areas 22 transformed. Also, the overlap of the individual weld beads 26 ₁ to 26 ₅ already leads to a partial regrouping of the coarse grain areas 20 the first welding position 4a as well as during the welding of the second welding position 4b newly developing coarse grain areas 21 , Coarse grain areas 21 during the application of the second welding position 4b arise and by the overlap of the weld beads not in fine grain areas 22 have been converted (see hatched area in detail view) 1C ), are only in the weld metal, so in the layer 2 generates and thus influence the basic body 10 of the component 8th Not. The at the application of the first welding position 4a produced coarse grain areas 20 caused by overlapping of weld beads 18 ₁ to 18 ₅ not yet in fine grain areas 22 are therefore initially in the ferritic base material 10 of the component 8th , After mechanical processing of the first welding position 4a and by welding a second welding layer 4b These are finally in fine grain areas 22 transformed. One when welding the second welding layer 4b newly generated coarse grain zone 21 is only in the Weld metal, ie in the first welding position 4a itself and thus has no negative impact on the component 8th because no coarse grain can form in the weld metal.

In einem weiteren Schritt (1D) wird eine dritte Schweißlage 4c auf der Oberfläche 28 der zweiten Schweißlage 4b erzeugt, wobei eine vorherige Abarbeitung der zweiten Schweißlage 4b nicht erforderlich ist, da durch das Aufbringen der dritten Schweißlage 4c erzeugte Grobkornzonen lediglich im Schweißgut, also in einer der vorherigen Schweißlagen 4a, 4b entstehen würden und die Härte des Grundwerkstoffes des Bauteils 8 somit nicht mehr beeinflussen.In a further step ( 1D ) becomes a third welding position 4c on the surface 28 the second welding position 4b generated, with a previous execution of the second welding position 4b is not necessary because by the application of the third welding position 4c Coarse grain zones generated only in the weld metal, so in one of the previous weld layers 4a . 4b would arise and the hardness of the base material of the component 8th thus no longer influence.

In den 2A bis 2D sind die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer zweiten Schicht 32 durch mehrere aufeinanderfolgende Schweißlagen 34 _i auf der Stirnseite 44 des Bauteils 38 dargestellt. Eine solche zweite Schicht 32 bzw. Pufferschicht wird vorzugsweise nach der Herstellung einer innenseitigen Plattierung 46 erzeugt. Das Bauteil 38, wiederum ein Rohrabschnitt, wie etwa der Anschlussstutzen eines Reaktordruckbehälters, weist einen ferritischen Grundkörper 40 mit einer Innenseite 36, einer Außenseite 42 sowie einer die Außenseite 42 und Innenseite 36 miteinander verbindende Stirnseite 44 auf. Der ferritische Grundkörper 40 besteht ebenfalls aus einem Feinkornbaustahl, beispielsweise aus 20MnMoNi5-5 (Werkstoff-Nr. 1.6310). Die Schicht 32, gemäß den 2A bis 2D eine stirnseitige Pufferschicht, wird aus einer Nickelbasis-Legierung, beispielsweise aus Inconel 82 mit einem Nickelgehalt größer 67 Gew.-% hergestellt, um ein nachfolgendes Verschweißen mit einem weiteren Bauteil, beispielsweise einem Rohr aus einem austenitischen Material zu ermöglichen. Die Pufferschicht 32 überdeckt die gesamte Stirnseite 44 und ist stoffschlüssig mit einer zuvor auf der Innenseite 36 des Bauteils 38 hergestellten innenseitigen Plattierung 46 verbunden.In the 2A to 2D are the individual process steps for producing a second layer 32 through several successive welds 34 _i on the front page 44 of the component 38 shown. Such a second layer 32 or buffer layer is preferably after the preparation of an inside plating 46 generated. The component 38 , again a pipe section, such as the connecting piece of a reactor pressure vessel, has a ferritic body 40 with an inside 36 , an outside 42 as well as the outside 42 and inside 36 interconnecting end face 44 on. The ferritic body 40 also consists of a fine grain structural steel, for example 20MnMoNi5-5 (material number 1.6310). The layer 32 , according to the 2A to 2D an end-face buffer layer is made of a nickel-based alloy, such as Inconel 82 having a nickel content greater than 67% by weight, to allow subsequent welding to another component, such as a austenitic material tube. The buffer layer 32 covers the entire face 44 and is cohesive with a previously on the inside 36 of the component 38 manufactured inside plating 46 connected.

In einem ersten Schritt (2A) wird auf der Stirnseite 44 des Bauteils 38 eine erste Schweißlage 34a erzeugt. Die erste Schweißlage 34a wird wiederum in Form von mehreren Schweißraupen 48 _i, vorliegend jeweils sieben sich seitlich überlappende Schweißraupen 48 ₁ bis 48 ₇ aufgebracht. Jeweils benachbarte Schweißraupen 48 _i, 48 _i+1 überlappen sich hierbei ebenfalls auf 50% ihrer Länge L, also jeweils zur Hälfte. Dadurch wird wiederum bereits ein Teil des durch eine jeweils zuvor aufgebrachte Schweißraupe 48 _i verursachten Grobkorngefüges in Feinkorngefüge erreicht und die Aufhärtung im ferritischen Grundkörper 40 des Bauteils 38 reduziert.In a first step ( 2A ) is on the front side 44 of the component 38 a first welding position 34a generated. The first welding position 34a in turn will take the form of multiple weld beads 48 _i , in each case seven laterally overlapping weld beads 48 ₁ to 48 ₇ applied. In each case adjacent weld beads 48 _i , 48 _{i + 1 also} overlap to 50% of their length L, ie half each. As a result, in turn, a part of the already applied by a respective bead 48 _{i achieved} coarse grain structure in fine grain structure and the hardening in the ferritic body 40 of the component 38 reduced.

In einem zweiten Schritt (2B) wird ein Teil der ersten Schweißlage 34a mechanisch, beispielhaft mittels Fräsen gezielt entfernt, wobei die Hälfte ½t der ersten Schweißlage 34a, also 50% mechanisch entfernt wird, um nach der Herstellung der stirnseitigen Schicht 32 eine maximale Härte des Bauteils 38 bzw. des ferritischen Grundkörpers 40 von maximal 300 HV sicherzustellen.In a second step ( 2 B ) becomes part of the first welding position 34a mechanically, for example, selectively removed by means of milling, with half ½t of the first welding position 34a , ie 50% is removed mechanically after the production of the frontal layer 32 a maximum hardness of the component 38 or the ferritic body 40 of a maximum of 300 HV.

In einem dritten Schritt (2C) wird auf der Oberfläche 54 der ersten Schweißlage 34a eine zweite Schweißlage 34b, wiederum in Form von mehreren, hier sieben sich seitlich überlappenden Schweißraupen 56 ₁ bis 56 ₇ erzeugt. Als Material wird wiederum eine Nickelbasis-Legierung eingesetzt. Durch die in Schritt zwei erfolgte teilweise Entfernung der ersten Schweißlage 34a und das Erzeugen der zweiten Schweißlage 34b auf der Oberfläche 54 der abgearbeiteten ersten Schweißlage 34a werden die zuvor im Grundkörper 40 des Bauteils 38 erzeugten Grobkornbereiche durch den Wärmeeinfluss während des Schweißens der zweiten Schweißlage 34b in Feinkornbereiche umgewandelt. Grobkornbereiche, die während des Aufbringens der zweiten Schweißlage 34b entstehen, werden lediglich im Schweißgut, also in der Schicht 32 bzw. in der Pufferschicht 32 erzeugt und beeinflussen somit den ferritischen Grundkörper 10 des Bauteils nicht negativ.In a third step ( 2C ) will be on the surface 54 the first welding position 34a a second welding position 34b , again in the form of several, here seven laterally overlapping weld beads 56 ₁ to 56 ₇ generated. The material used is again a nickel-based alloy. Due to the partial removal of the first welding layer in step two 34a and generating the second weld layer 34b on the surface 54 the finished first welding position 34a be the previously in the main body 40 of the component 38 Grobkornbereiche produced by the influence of heat during welding of the second welding position 34b converted into fine grain areas. Coarse grain areas during the application of the second welding position 34b arise, are only in the weld metal, ie in the layer 32 or in the buffer layer 32 generate and thus influence the ferritic body 10 of the component is not negative.

In einem weiteren Schritt (2D) wird eine dritte Schweißlage 34c auf der Oberfläche 58 der zweiten Schweißlage 34b erzeugt, wobei auch hier eine vorherige Abarbeitung der zweiten Schweißlage 34b nicht zwingend erforderlich ist, da durch das Aufbringen der dritten Schweißlage 34c erzeugte Grobkornzonen der Wärmeeinflusszone lediglich im Schweißgut, also in einer der vorherigen Schweißlagen 34a, 34b entstehen.In a further step ( 2D ) becomes a third welding position 34c on the surface 58 the second welding position 34b generated here, with a previous processing of the second welding position 34b is not absolutely necessary, as by the application of the third welding position 34c produced coarse grain zones of the heat affected zone only in the weld metal, so in one of the previous weld layers 34a . 34b arise.

In 3 ist ein Querschliff eines Bauteils 38 gezeigt auf dessen Oberfläche eine Schicht 32 gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Es wurden Härteprüfungen nach Vickers mit der Prüfkraft HV5 durchgeführt, die ermittelten Härtewerte für unterschiedliche Bereiche sind in 3 eingezeichnet. In dem ferritischen Grundkörper 40 wurden Härtewerte zwischen 190 und 270 HV5 ermittelt. In einem oberflächennahen Bereich 60 des ferritischen Grundkörpers 40, also in der Wärmeeinflusszone während des Erzeugens der gesamten mehrlagigen Schicht 34, liegen die Härtewerte zwischen 270 und maximal 290 HV5. Im Schweißgut 34a, 34b, 34c selbst, wurden Härtewerte zwischen 190 und 240 HV5 gemessen.In 3 is a cross section of a component 38 shown on the surface of a layer 32 was prepared according to the method described above. Hardness tests according to Vickers with the test force HV5 were carried out, the determined hardness values for different ranges are in 3 located. In the ferritic body 40 Hardness values between 190 and 270 HV5 were determined. In a shallow area 60 of the ferritic body 40 ie in the heat affected zone during the production of the entire multilayered layer 34 , the hardness values are between 270 and a maximum of 290 HV5. In the weld metal 34a . 34b . 34c itself, hardness values were measured between 190 and 240 HV5.

In 4A bis 4C ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem ersten Bauteil 62 mit einem ferritischen Grundkörper 63 und einem zweiten Bauteil 64 dargestellt. Das erste Bauteil 62 weist sowohl an einer Innenseite 66 als auch an einer Stirnseite 68 eine gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren aufgebrachte Plattierung 70 bzw. Pufferschicht 72 und eine Außenseite 69 auf. Das zweite Bauteil 64 besteht beispielsweise aus einem austenitischen Material und umfasst ebenfalls eine Innenseite 67, eine Außenseite 71 und eine Stirnseite 76. Die Pufferschicht 72 weist zunächst eine unregelmäßige Oberfläche auf, die vor dem Herstellen der Schweißverbindung spanend bearbeitet wird (nicht dargestellt), sodass die Stirnseite 88 der Pufferschicht 72 geglättet wird und fluchtend mit der innenseitigen Plattierung 70 abschließt.In 4A to 4C is a method for producing a welded joint between a first component 62 with a ferritic body 63 and a second component 64 shown. The first component 62 points both on an inside 66 as well as on a front side 68 a plating applied according to the method described above 70 or buffer layer 72 and an outside 69 on. The second component 64 exists, for example made of an austenitic material and also includes an inside 67 , an outside 71 and a front side 76 , The buffer layer 72 initially has an irregular surface, which is machined before the production of the welded connection (not shown), so that the front side 88 the buffer layer 72 is smoothed and aligned with the inside plating 70 concludes.

Unter Freilassung einer Schweißfuge 74 wird nun das zweite Bauteil 64 an das sowohl mit einer Plattierung 70 als auch mit einer Pufferschicht 72 versehene erste Bauteil 62 stirnseitig angeordnet. Anschließend wird zwischen der Stirnseite 76 des zweiten Bauteils 64 und der Stirnseite 78 der Plattierung 70 eine Wurzel 80 aus austenitischem Material, beispielsweise Werkstoff Nr. 1.4551 und somit einem mit dem zweiten Bauteil 64 sowie mit der Plattierung 70 vergleichbarem Material angeschweißt, um das erste Bauteil 62 und das zweite Bauteil 64 miteinander zu verbinden (4A). Anschließend wird auf die Außenseite 82 der Wurzel 80 eine Zwischenschicht 84 aus einer Rein-Nickellegierung mit einem Nickelanteil von zumindest 90 Gew.-%, insbesondere 95 Gew.-% aufgeschweißt, welche die Stirnseite 76 des zweiten Bauteils 64 sowohl mit der Stirnseite 78 der Plattierung 70 als auch mit der Stirnseite 88 der Pufferschicht 72 verbindet, um eine Rissbildung bei der nachfolgenden Erzeugung der Schweißnaht 86 zu vermeiden (4B).With the release of a weld joint 74 now becomes the second component 64 to that with both a plating 70 as well as with a buffer layer 72 provided first component 62 arranged on the front side. Subsequently, between the front side 76 of the second component 64 and the front side 78 the plating 70 a root 80 Austenitic material, for example, material no. 1.4551 and thus one with the second component 64 as well as with the plating 70 welded comparable material to the first component 62 and the second component 64 to connect with each other ( 4A ). Subsequently, on the outside 82 the root 80 an intermediate layer 84 from a pure nickel alloy with a nickel content of at least 90 wt .-%, in particular 95 wt .-% welded, which the front side 76 of the second component 64 both with the front side 78 the plating 70 as well as with the front side 88 the buffer layer 72 connects to cracking in the subsequent generation of the weld 86 to avoid ( 4B ).

In einem letzten Schritt (4C) wird in der verbliebenen Schweißfuge 74 eine Schweißnaht 86 erzeugt, wobei als Schweißzusatzstoff insbesondere Inconel 82 verwendet wird. Bei diesem wie auch allen anderen hier erwähnten Schweißvorgängen wird unter Schutzgas geschweißt und das Verfahren ist weitgehend automatisiert, der aus dem Schweißzusatzstoff, also z. B. aus Inconel 82 bestehende Schweißdraht wird also nicht per Hand, sondern über eine entsprechende Einrichtung automatisch der Schweißstelle zugeführt.In a last step ( 4C ) is in the remaining weld joint 74 a weld 86 In particular, Inconel 82 is used as the welding additive. In this as well as all other welding operations mentioned here is welded under inert gas and the process is largely automated, which consists of the welding additive, ie z. B. Inconel 82 existing welding wire is therefore not supplied by hand, but automatically via a corresponding device to the weld.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Schichtlayer
4_i, 4a, 4b, 4c4 _i , 4a, 4b, 4c: Schweißlagenwelding positions
66: Innenseite des BauteilsInside of the component
88th: erstes Bauteilfirst component
1010: Grundkörper des ersten BauteilsBasic body of the first component
1212: Außenseite des ersten BauteilsOutside of the first component
1414: Stirnseite des ersten BauteilsFront side of the first component
1616: Plattierungplating
18_i 18 _i: Schweißraupenbead
2020: GrobkornzoneCoarse grain zone
2222: FeinkornzoneFine grain zone
2424: Oberfläche der ersten SchweißlageSurface of the first welding position
26_i 26 _i: Schweißraupenbead
2828: Oberfläche der zweiten SchweißlageSurface of the second welding position
3232: Schichtlayer
34_i, 34a, 34b, 34c34 _i, 34a, 34b, 34c: Schweißlagenwelding positions
3636: Innenseite des BauteilsInside of the component
3838: Bauteilcomponent
4040: Grundkörper des BauteilsBasic body of the component
4242: Außenseite des BauteilsOutside of the component
4444: Stirnseite des BauteilsFront side of the component
4646: Pufferschichtbuffer layer
48_i 48 _i: Schweißraupenbead
5050: GrobkornzoneCoarse grain zone
5252: FeinkornzoneFine grain zone
5454: Oberfläche der ersten SchweißlageSurface of the first welding position
56_i 56 _i: Schweißraupenbead
5858: Oberfläche der zweiten SchweißlageSurface of the second welding position
6060: oberflächennaher Bereich des Grundkörpersnear-surface area of the body
6262: erstes Bauteilfirst component
6363: ferritischer Grundkörperferritic body
6464: zweites Bauteilsecond component
6666: Innenseite des ersten BauteilsInside of the first component
6767: Innenseite des zweiten BauteilsInside of the second component
6868: Stirnseite des ersten BauteilsFront side of the first component
6969: Außenseite des ersten BauteilsOutside of the first component
7070: Plattierungplating
7171: Außenseite des zweiten BauteilsOutside of the second component
7272: Pufferschichtbuffer layer
7474: Schweißfugeweld
7676: Stirnseite des zweiten BauteilsFront side of the second component
7878: Stirnseite der PlattierungFront side of the cladding
8080: Wurzelroot
8282: Außenseite der WurzelOutside of the root
8484: Zwischenschichtinterlayer
8686: SchweißnahtWeld
8888: Stirnseite der PufferschichtFront side of the buffer layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2014-004615 A [0005]

Claims

Process for the preparation of at least one layer ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) on a surface ( 6 . 12 . 14 . 36 . 42 . 44 . 66 . 68 ) of a component ( 8th . 38 . 62 ), the layer ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) by at least two or more welding layers ( 4a . 4b . 4c . 34a . 34b . 34c ) with the following steps: a) on the surface ( 6 . 12 . 14 . 36 . 42 . 44 . 66 . 68 ) of the component ( 8th . 38 . 62 ), a first welding position ( 4a . 34a b) at least a part of the first welding layer ( 4a . 34a ) is removed, c) on one after the partial removal of the first welding layer ( 4a . 34a ) surface ( 24 . 54 ) of the first welding layer ( 4a . 34a ), a second welding position ( 4b . 34b ), characterized in that the at least one part of the first welding layer ( 4a . 34a ) is removed mechanically to such an extent, in particular in a turning or milling process, that a hardness of the component ( 8th . 38 . 62 ) after the preparation of the layer ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) is reduced to a maximum of 300 HV5.

Method according to claim 1, characterized in that on the surface ( 6 . 12 . 14 . 36 . 42 . 44 . 66 . 68 ) of the second welding layer ( 4b . 34b ) at least one further welding position ( 4c . 34c ) is produced.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the component ( 8th . 38 . 62 ) an inside ( 6 . 36 . 66 ), an outside ( 12 . 42 ) and at least one end face ( 14 . 44 . 68 ) and the layer ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) on the inside ( 6 . 36 . 66 ) and / or on the at least one end face ( 14 . 44 . 68 ) is produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layer ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) on the surface ( 6 . 12 . 14 . 36 . 42 . 44 . 66 . 68 ) of a ferritic body ( 10 . 40 ) component ( 8th . 38 . 62 ) is produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layer ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) is made of a Ni-base alloy and / or an austenitic material.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first welding position ( 4a . 34a ) and / or the second welding position ( 4b . 34b ) and / or the at least one further welding layer ( 4c . 34c ) by at least two or more, laterally overlapping weld beads ( 18 . 26 . 48 . 56 ;) is produced.

A method according to claim 6, characterized in that in each case adjacent weld beads ( 18 . 26 . 48 . 56 ;) a welding position ( 4a . 4b . 4c . 34a . 34b . 34c ) to 40%, in particular to 50% overlap.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that between 40 and 60%, in particular at least 50% of the first welding position ( 4a . 34a ) are removed.

Method for producing a welded connection between a first component ( 62 ) and a second component ( 64 ) comprising the following steps: a) on the first component ( 62 ) at least one layer ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) according to a method according to one of claims 1 to 8, b) the first and the second component ( 62 . 64 ) are arranged to each other so that the surfaces to be joined ( 76 . 78 . 88 ) a welding joint ( 74 ) between them, c) in the welding joint ( 74 ) is a weld ( 86 ) generated.

Method according to claim 9, characterized in that the first and the second component ( 62 . 64 ) one inside each ( 66 . 67 ), an outside ( 69 . 71 ) and an end face ( 68 . 76 ), wherein the end face ( 68 ) and / or the inside ( 66 ) at least the first component ( 62 ) a layer produced by a process according to any one of claims 1 to 8 ( 2 . 16 . 32 . 46 . 70 . 72 ) and the first and the second component ( 62 . 64 ) on the front sides ( 68 . 76 ).